Файл: Хайдуков, О. П. Электрооборудование судов учебник.pdf

противления на ведомом валу окажется больше некоторого критиче­ ского момента муфты, то происходит опрокидывание, вращение ве­ домой части муфты прекращается. Благодаря способности к опро­

перспективы в судовых гребных установках, особенно при наличии быстроходного дизеля и редуктора. Они устанавливаются между дизелем Д и редуктором Р, как. показано на рис. 65.

Гребные дизельные установки с электромагнитными асинхрон­ ными муфтами имеют следующие достоинства:

сглаживание муфтой крутильных колебаний дизелей; предохранение дизелей от чрезмерной перегрузки благодаря на­

личию у муфты опрокидывающего момента; облегчение центровки вала дизеля и редуктора;

возможность применения дистанционного управления гребной установкой;

гибкость маневрирования судном.

Благодаря высокой надежности и простоте исполнения электро­ магнитные муфты стали использовать и в схемах судовой электро­ автоматики.

§19. Бесконтактные двигатели постоянного тока

Вряде отраслей промышленности, в том числе и на морском транспорте, применяются электрические машины постоянного тока.

Однако наличие щеточно-коллекторного аппарата ограничивает возможность применения этих машин в таких тяжелых специфиче­ ских условиях, как, например, взрывоопасные газовые среды

94

разнообразных по своим параметрам транзисторов, силовых диодов и особенно управляемых кремниевых вентилей создали предпосыл­ ки к разработке бесконтактных (бесколлекторных) двигателей по­ стоянного тока.

Принцип работы бесконтактного двигателя постоянного тока может быть рассмотрен на схеме А. А. Дубенского (рис. 66). Бес­ контактный двигатель постоянного тока состоит из индуктора 1 в виде постоянного магнита, создающего основной магнитный поток машины, якоря 2, полупроводникового коммутатора 3 и датчиков положения ротора 4, управляющих работой коммутирующих эле­ ментов.

Если к зажимам двигателя подвести напряжение от источника постоянного тока при положении ротора, изображенном на рисунке (см. рис. 66), то датчики положения включат транзисторы Т1 и Т2, и по секции обмотки якоря будет проходить ток в направлении, по­ казанном стрелками. В результате взаимодействия тока якоря с основным магнитным потоком индуктора возникает электромаг­ нитная сила и вращающийся момент, поворачивающий индуктор по часовой стрелке. При достижении индуктором горизонтального положения вращающийся момент будет равен нулю, а при дальней­ шем повороте становится отрицательным. Чтобы знак вращающего момента не менялся после достижения индуктором горизонтального положения, датчики положения ротора должны закрыть триоды

до следующего горизонтального положения индуктора, когда сно­ ва происходит переключение транзисторов. Таким образом обеспе-

95

так и в СССР. В 1965 г. были опубликованы данные серии бескон­ тактных двигателей серии МБ, изготовляемых в СССР.

Бесконтактные двигатели постоянного тока содержат, как пра­ вило, три основных функциональных элемента (рис. 67):

m-фазный бесконтактный синхронный двигатель СД с рото­ ром в виде постоянного магнита;

управляемый полупроводниковый коммутатор ППК, собранный на бесконтактных переключающих приборах (транзисторах, тирис­ торах и т. д.) и играющий роль коллектора, т. е. осуществляющий коммутацию тока в обмотке статора двигателя;

датчик положения ротора (индуктора) двигателя ДП относи­ тельно фаз обмотки статора, управляющий работой коммутатора и определяющий момент и последовательность коммутации обмотки.

Датчик положения встроен в электродвигатель и состоит из ро­ тора и статора, жестко соединенных соответственно с ротором и ста­ тором двигателя.

Датчики положения должны подавать сигналы «а полупровод­ никовый коммутатор в зависимости от углового положения маг­ нитного поля индуктора относительно якоря. Контроль положения поля индуктора может осуществляться при помощи контролирую­ щих элементов. В датчиках положения используются элементы, чувствительные к различным видам энергии: лучевой, энергии электрического или магнитного поля. Датчики, использующие луче­ вую энергию, состоят из источника излучения и приемника. В ка­ честве приемников, подающих сигналы на коммутирующие устрой­ ства, используются фотосопротивления, фотодиоды и фототриоды. Датчики, использующие энергию электрического поля, выполняют­ ся как конденсаторы, емкость которых меняется в зависимости от положения индуктора. Наибольшее распространение в бесконтакт­ ных двигателях получили датчики, использующие для своей работы энергию магнитного поля: датчики Холла, индуктивные датчики э.д. с. вращения, магниточувствительные сопротивления, индуктив­ ные датчики с переменным воздушным зазором, индуктивные датчики с подмагничиванием магнитной цепи.

Датчик положения является наиболее слабым местом бескон­ тактного двигателя постоянного тока. Тип датчика определяется схемой полупроводникового коммутатора.

В последнее время появились бесконтактные двигатели посто­ янного тока без датчиков положения. Принципиальная схема и

96

устройство одного из таких двигателей представлены на рис. 68, а. Схема двигателя представляет собой двухтактный преобразова­ тель (инвертор) с самовозбуждением и называется мультивиб­ ратором, собранным по схеме Роера. При подаче напряжения в схему от источника постоянного тока на зажимах а—с схемы тран­ сформатора появится переменное напряжение приблизительно пря­ моугольной формы. В обычном варианте двигатель получает пи­ тание от преобразователя через трансформатор, являющийся эле­ ментом этого преобразователя, причем выходная мощность транс­ форматора должна быть не меньше мощности двигателя. В данной же схеме трансформатор цреобразователя и двигатель совмещены, что является преимуществом, так как в этом случае габариты и вес установки уменьшаются, а надежность без дополнительного промежуточного звена возрастает.

По существу сам двигатель представляет собой однофазный асинхронный двигатель с расщепленными полюсами (рис. 68, б).

Главная обмотка двигателя, имеющая вывод средней точки и яв­

ляющаяся одновременно и коллекторной (w'K, w"K) обмоткой мульти­ вибратора, намотана на полюсных сердечниках. На этих же сердеч­

никах намотана и вспомогательная базовая (w5, w6) обмотка, играю­ щая в мультивибраторе роль обмотки обратной связи. Короткозамк­ нутый ротор двигателя в данной схеме выполняет роль выходной обмотки wр мультивибратора. Для пуска двигателя имеется пусковая

С — коммутирующая емкость. Схема позволяет регулировать часто­ ту мультивибратора, а соответственно и скорость двигателя при из­ менении напряжения питания схемы и величины сопротивления R1.

Все элементы схемы двигателя (транзисторы, сопротивления, ем­ кости) могут быть помещены в отдельный блок или вмонтированы непосредственно в корпус двигателя.

Рис. 68. Схема (а) и принципиальное устройство (б) бескон­ тактного двигателя постоянного тока с двухтактным полу­ проводниковым преобразователем

Глава VI

Судовые электрические станции

§ 20. Типы судовых электрических станций

Судовые электрические станции (СЭС) преобразуют химиче­ скую энергию топлива в электрическую, а также осуществляют контроль и распределение электрической энергии между потреби­ телями.

Электрическая станция современного судна представляет собой самостоятельный энергетический комплекс, насыщенный сложными агрегатами, различными устройствами, аппаратами и приборами. Основными элементами любой СЭС являются первичные двигате­ ли, генераторы и главный распределительный щит (ГРЩ).

Вспомогательное оборудование станции обеспечивает подачу топлива или пара, охлаждающей и питательной воды, масла, воз­ духа и т. д.

Развитие и совершенствование судов теснейшим образом связа­ ны с ростом степени электрооснащенности их, что в свою очередь предопределяет увеличение мощности судовыхэлектрических стан­ ций. Мощность электростанций современных судов, у которых главные двигатели непосредственно передают вращение гребным винтам, составляет несколько сот киловатт.

Для удобства изучения судовые электрические станции класси­ фицируются по назначению, по типу первичных двигателей, по ро­ ду тока.

В зависимости от назначения выделяются три типа станций: электрические станции судовых электроэнергетических систем, греб­ ных электрических установок (ГЭУ) и аварийные электростанции.

Электрические станции судовых электроэнергетических систем, о вторых и пойдет речь в данной главе, снабжают энергией элек­ трические приводы вспомогательных механизмов машинного отде­ ления, палубных механизмов, вентиляторов, рефрижераторных и климатических установок и т. д.

Электрические станции ГЭУ обеспечивают энергией электропри­ воды гребных валов. Мощность таких станций достигает нескольких тысяч киловатт. Тип судов с ГЭУ получил название электроходов.

На морских судах устанавливаются аварийные электростанции согласно требованиям Регистра СССР. При выходе из строя основ­ ной электростанции они обеспечивают электроэнергией те потреби­ тели, от которых зависит живучесть судна и безопасность морепла­ вания.